Техническая спецификация LTST-FS63HBGED - Бокового свечения, полноцветный SMD светодиод толщиной 0.30 мм - Синий/Зеленый/Красный

1. Обзор продукта

LTST-FS63HBGED представляет собой высокоинтегрированный поверхностно-монтируемый (SMD) светодиод, разработанный для современных электронных приложений с ограниченным пространством. Это специализированная конфигурация в семействе миниатюрных светодиодов, созданная специально для автоматизированных процессов сборки печатных плат (PCB). Устройство объединяет три различных полупроводниковых источника света в одном исключительно тонком корпусе, обеспечивая полноцветные возможности при минимальных габаритах.

1.1 Ключевые преимущества и позиционирование продукта

Основное конкурентное преимущество этого светодиода заключается в его ультратонком профиле толщиной 0,30 мм, что делает его компонентом бокового свечения. Такая форм-фактор критически важна для применений, где вертикальное пространство сильно ограничено, например, в ультратонких мобильных устройствах, носимой электронике и панелях с боковой подсветкой. Интеграция синего (InGaN), зеленого (InGaN) и красного (AlInGaP) кристаллов позволяет генерировать широкий спектр цветов за счет индивидуального или комбинированного управления, устраняя необходимость в нескольких дискретных одноцветных светодиодах. Корпус использует белую рассеивающую линзу, которая помогает смешивать свет от трех кристаллов и обеспечивает более равномерный вид при наблюдении под углом.

1.2 Целевой рынок и области применения

Устройство ориентировано на широкий круг производителей электронного оборудования. Его ключевые сегменты применения включают:

• Потребительская электроника:Подсветка клавиатур, кнопок и индикаторов состояния в беспроводных/сотовых телефонах, ноутбуках, планшетах и пультах дистанционного управления.
• Офисная автоматизация и сетевые системы:Индикаторы состояния и активности в маршрутизаторах, коммутаторах, модемах, принтерах и внешних накопителях.
• Бытовая техника и промышленное оборудование:Подсветка пользовательского интерфейса, индикаторы рабочего состояния и символические индикаторы на панелях управления.
• Технологии отображения:Подходит для микродисплеев и в качестве компактного источника света для подсветки мелких сигналов и символов.

Устройство полностью совместимо с высокопроизводительным автоматизированным монтажным оборудованием и процессами пайки оплавлением в инфракрасном (ИК) диапазоне, что соответствует современным производственным линиям, соответствующим директиве RoHS.

2. Подробный анализ технических параметров

Тщательное понимание электрических и оптических характеристик необходимо для надежного проектирования схем и достижения желаемых эксплуатационных показателей.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность (Pd):Зависит от цвета: Синий: 97,5 мВт, Зеленый: 100,5 мВт, Красный: 81,0 мВт. Этот параметр в сочетании с тепловым сопротивлением (подразумеваемым кривыми снижения мощности) определяет максимальный допустимый постоянный прямой ток при повышенных температурах окружающей среды.
• Прямой ток:Номинальный постоянный прямой ток для всех трех цветов составляет 30 мА. Допускается более высокий пиковый прямой ток 100 мА, но только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0,1 мс) для управления температурой перехода.
• Порог электростатического разряда (ESD):Номинальное значение 2000 В (модель человеческого тела). Это стандартный уровень для компонентов потребительского класса, требующий стандартных мер предосторожности при обращении с ESD во время сборки.
• Температурные диапазоны:Рабочий: от -40°C до +85°C; Хранения: от -40°C до +100°C. Широкий рабочий диапазон делает его подходящим как для потребительских, так и для некоторых промышленных сред.
• Условия пайки:Выдерживает ИК-оплавление при пиковой температуре 260°C в течение 10 секунд, совместим с бессвинцовыми процессами пайки.

2.2 Электрические и оптические характеристики (типичные при Ta=25°C)

Это стандартные условия испытаний и типичные значения производительности, используемые для проектирования и сортировки.

• Сила света (Iv):Измеряется при определенных испытательных токах (Синий: 12 мА, Зеленый: 30 мА, Красный: 30 мА). Типичное значение составляет 2750 мкд (милликандел), с минимумом 1735 мкд и максимумом 4265 мкд. Вариация учитывается системой сортировки.
• Угол обзора (2θ1/2):Очень широкий, 130 градусов (типично). Это полный угол, при котором сила света падает до половины своего осевого значения, что характерно для светодиода бокового излучения с рассеивающей линзой, обеспечивающей широкое и равномерное освещение.
• Параметры длины волны:
  • Пиковая длина волны излучения (λP): Синий: 466 нм, Зеленый: 516 нм, Красный: 632 нм (типично).
  • Доминирующая длина волны (λd): Диапазон определяет воспринимаемый цвет. Синий: 467-477 нм, Зеленый: 516-526 нм, Красный: 618-628 нм.
  • Полуширина спектральной линии (Δλ): Синий: 25 нм, Зеленый: 35 нм, Красный: 20 нм (типично). Это указывает на спектральную чистоту; меньший Δλ означает более монохроматический свет.
• Прямое напряжение (Vf):Падение напряжения на светодиоде при испытательном токе. Диапазоны: Синий: 2,45-3,25 В, Зеленый: 2,55-3,35 В, Красный: 1,90-2,70 В. Этот диапазон необходимо учитывать при проектировании драйвера, особенно для источников постоянного напряжения.
• Обратный ток (Ir):Максимум 10 мкА при обратном напряжении (Vr) 5 В. Этот тест предназначен для контроля качества; устройство не предназначено для работы в обратном смещении.

3. Объяснение системы сортировки

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по группам (бинаризация). LTST-FS63HBGED использует два основных критерия сортировки.

3.1 Ранг силы света (Iv)

Светодиоды сортируются на основе измеренной силы света при стандартных испытательных токах. Группы определяются как:

- Группа BB:от 1735 мкд (Мин.) до 2340 мкд (Макс.).

- Группа CC:от 2340 мкд (Мин.) до 3160 мкд (Макс.).

- Группа DD:от 3160 мкд (Мин.) до 4265 мкд (Макс.).

В пределах каждой группы применяется допуск +/-15%. Конструкторы должны указывать требуемую группу, чтобы гарантировать минимальный уровень яркости для своего применения.

3.2 Ранг оттенка (цветности)

Это более сложная двумерная сортировка на основе координат цветности CIE 1931 (x, y). В спецификации представлена матрица групп (например, B0, B1, B2, B3, C0, C1... D3). Каждая группа определяется четырехугольной областью на цветовой диаграмме. Например, группа B0 охватывает координаты в пределах границ, определенных (x: 0,2685-0,2885, y: 0,2730-0,3010). В пределах группы допускается отклонение +/- 0,01 для каждой координаты (x, y). Эта система гарантирует, что все светодиоды в конкретной группе оттенка будут визуально идентичны по цвету в стандартных условиях, что критически важно для применений, требующих единообразного цветового вида нескольких индикаторов.

4. Анализ характеристических кривых

Представленные характеристические кривые дают более глубокое понимание поведения устройства в различных условиях.

4.1 Относительная интенсивность в зависимости от длины волны (Рис.1)

Эта кривая спектрального распределения показывает относительную выходную мощность света на каждой длине волны. Она визуально подтверждает пиковые длины волн (λP) и полуширины спектра (Δλ) для каждого цветного кристалла. Кривые для InGaN (синий и зеленый) обычно показывают более острый пик по сравнению с AlInGaP (красный), который может иметь несколько более широкий спектр.

4.2 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Рис.2)

Эта ВАХ-характеристика нелинейна и имеет экспоненциальный характер, типичный для диода. Кривая покажет разные напряжения включения для красного (AlInGaP, ~1,9 В) по сравнению с синим/зеленым (InGaN, ~2,5-3,0 В). Наклон кривой в рабочей области представляет динамическое сопротивление светодиода. Этот график имеет решающее значение для проектирования драйверов постоянного тока, чтобы обеспечить стабильную работу в диапазоне прямого напряжения.

4.3 Кривая снижения прямого тока (Рис.3)

Это один из наиболее важных графиков для надежности. Он показывает максимально допустимый постоянный прямой ток как функцию температуры окружающей среды (Ta). При увеличении Ta максимальный ток должен быть уменьшен, чтобы предотвратить превышение температурой перехода светодиода своего предела, что ускорит деградацию светового потока и сократит срок службы. Кривая обычно показывает линейное снижение от указанного тока при 25°C до нуля при максимальной температуре перехода (подразумеваемой максимальной рабочей температурой).

4.4 Относительная сила света в зависимости от прямого тока (Рис.4)

Эта кривая показывает, что световой выход (сила света) увеличивается с прямым током, но зависимость не является идеально линейной, особенно при более высоких токах, где эффективность может снижаться из-за увеличения тепловыделения. Это помогает разработчикам выбрать рабочий ток, который балансирует яркость с эффективностью и долговечностью.

4.5 Диаграмма направленности (Рис.5 и Рис.6)

Эти полярные диаграммы иллюстрируют пространственное распределение интенсивности света. Светодиод бокового свечения с рассеивающей линзой обычно показывает широкую, ламбертовскую диаграмму направленности. Рис.5 (горизонтальная) и Рис.6 (вертикальная) показывают интенсивность как функцию угла от центральной оси, подтверждая угол обзора 130 градусов. Диаграмма должна быть симметричной для обеспечения единообразного вида под углом.

5. Механическая информация, упаковка и сборка

5.1 Габаритные размеры корпуса и назначение выводов

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса EIA. Критические размеры включают общую длину, ширину и сверхкритическую толщину 0,30 мм. Назначение выводов четко определено: Вывод 3 является общим катодом (или анодом, в зависимости от внутренней конструкции; в спецификации он указан как общий вывод для всех трех цветов). Анод красного кристалла - вывод 1, зеленого - вывод 2, синего - вывод 4. Эта информация жизненно важна для правильной разводки печатной платы и ориентации во время сборки.

5.2 Рекомендуемая конструкция контактных площадок на PCB и направление пайки

Спецификация включает рекомендации по посадочному месту. Это показывает оптимальный размер и форму медных контактных площадок на печатной плате для обеспечения надежного паяного соединения при минимизации эффекта "гробового камня" (поднятие компонента одним концом во время оплавления). Также указывается правильная ориентация светодиода на ленте относительно платы для автоматических установочных машин.

5.3 Спецификации упаковки в ленте и на катушке

Светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте шириной 8 мм, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов (178 мм). Ключевые спецификации включают:

- Размеры кармана:Точный размер полости для надежного удержания светодиода.

- Шаг:Расстояние между карманами для компонентов (например, 4 мм).

- Размеры катушки:Диаметр ступицы, диаметр фланца и общая ширина.

- Количество:4000 штук на полную катушку.

- Покровная лента:Используется для герметизации карманов; она должна иметь правильную силу отрыва для установочной машины.

- Стандарты упаковки:Соответствует ANSI/EIA-481.

- Правила качества:Допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов; минимальное количество для остатков - 500 штук.

6. Рекомендации по сборке, обращению и применению

6.1 Процесс пайки

Устройство сертифицировано для пайки оплавлением в инфракрасном (ИК) диапазоне с бессвинцовым профилем. Критическим параметром является пиковая температура 260°C в течение 10 секунд, как определено в предельно допустимых параметрах. Конструкторы должны убедиться, что профиль их печи оплавления остается в этих пределах, чтобы избежать повреждения пластикового корпуса или внутренних проводных соединений.

6.2 Очистка

Очистка после пайки должна выполняться с осторожностью. Следует использовать только указанные растворители. В спецификации рекомендуется погружение в этиловый или изопропиловый спирт при нормальной комнатной температуре на время менее одной минуты. Более агрессивные химикаты или длительное воздействие могут повредить эпоксидную линзу или маркировку на корпусе.

6.3 Меры предосторожности от электростатического разряда (ESD)

Хотя номинальное значение составляет 2000 В HBM, устройство подвержено повреждению от ESD. Обязательны правильные процедуры обращения: используйте заземленные браслеты, антистатические коврики и убедитесь, что все оборудование правильно заземлено. Не следует прикасаться к светодиоду голыми руками.

6.4 Условия хранения

Для сохранения срока годности светодиоды должны храниться в оригинальном влагозащитном пакете при температуре 30°C или ниже и относительной влажности 90% или ниже. Рекомендуемый срок использования - один год с даты отгрузки при хранении в этих условиях. Если пакет был вскрыт или индикаторная карта влажности показывает чрезмерное воздействие влаги, перед оплавлением может потребоваться прогрев ("сушка") для предотвращения "вспучивания" (растрескивания корпуса из-за быстрого расширения пара).

6.5 Предупреждения по применению

В спецификации явно указано предназначение для "обычного электронного оборудования". Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (авиация, медицина, системы безопасности транспорта), требуется предварительная консультация и квалификация у производителя. Это подчеркивает классификацию компонента для коммерческого/промышленного использования, а не обязательно для критически важных для безопасности применений без дополнительной проверки.

7. Соображения по проектированию и типовые схемы применения

7.1 Управление светодиодом

Из-за экспоненциальной ВАХ-характеристики светодиоды должны управляться источником тока, а не напряжения, для стабильного светового выхода. Самый простой метод - использовать последовательный токоограничивающий резистор с источником напряжения. Значение резистора (R) рассчитывается как R = (V_питания - Vf_светодиода) / If, где Vf_светодиода - прямое напряжение конкретного цветного кристалла при желаемом токе (If). Поскольку Vf имеет диапазон, резистор следует выбирать так, чтобы If не превышал максимальный номинал даже при минимальном Vf. Для точных или питаемых от батареи применений рекомендуется использовать специализированную микросхему драйвера светодиодов постоянного тока. Каждый цветной кристалл должен управляться независимо для обеспечения полноцветного смешения.

7.2 Тепловой менеджмент

Несмотря на малый размер, управление температурой перехода является ключом к долговечности. Основной путь рассеивания тепла - через паяные контактные площадки в медь печатной платы. Поэтому важно использовать рекомендуемую разводку контактных площадок и максимизировать площадь меди, подключенную к площадкам (тепловые переходы). Избегайте работы на абсолютно максимальном токе, особенно при высоких температурах окружающей среды, и обращайтесь к кривой снижения мощности.

7.3 Оптическая интеграция

Белая рассеивающая линза обеспечивает смешанный световой выход. Для применений, требующих определенных диаграмм направленности, вокруг светодиода могут быть спроектированы вторичная оптика (световоды, отражатели). Широкий угол обзора делает его подходящим для боковой подсветки тонких световодов, обычно используемых в подсветке кнопок.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основные отличительные особенности LTST-FS63HBGED на рынке:

1. Форм-фактор:Толщина 0,30 мм является ключевым фактором для ультратонких конструкций, отличая его от стандартных SMD светодиодов верхнего излучения, которые обычно выше.

2. Интеграция:Объединение трех основных цветных кристаллов в одном корпусе экономит место на печатной плате и упрощает сборку по сравнению с использованием трех отдельных светодиодов.

3. Производительность:Использование InGaN для синего/зеленого и AlInGaP для красного обеспечивает высокую эффективность и хорошую насыщенность цвета.

4. Технологичность производства:Полная совместимость с автоматизированными высокоскоростными линиями поверхностного монтажа делает его экономически эффективным для массового производства.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я одновременно управлять всеми тремя цветами на их максимальном постоянном токе 30 мА каждый?

О: Нет. Необходимо учитывать общую рассеиваемую мощность. Одновременная работа при 30 мА каждый, вероятно, превысит общую способность корпуса рассеивать мощность, что приведет к перегреву. Для определения безопасных токов одновременной работы в зависимости от температуры окружающей среды необходимо использовать кривую снижения мощности и индивидуальные номиналы Pd.

В: Почему испытательные токи разные для синего (12 мА) и зеленого/красного (30 мА) кристаллов?

О: Это связано с внутренней эффективностью и рабочими характеристиками различных полупроводниковых материалов (InGaN против AlInGaP). Производитель выбрал испытательные токи, которые представляют типичную, эффективную рабочую точку для каждого кристалла, чтобы достичь целевой силы света, управляя при этом тепловыделением и долговечностью.

В: Как получить белый свет с этим RGB светодиодом?

О: Белый свет создается путем смешивания трех основных цветов в определенных соотношениях интенсивности. Это требует независимой широтно-импульсной модуляции (ШИМ) или аналогового управления током каждого кристалла. Точные соотношения зависят от групп цветности используемых конкретных светодиодов и целевой белой точки (например, холодный белый, теплый белый).

В: Требуется ли защита от обратного напряжения?

О: Хотя устройство выдерживает испытание обратным смещением 5 В, оно не предназначено для работы в обратном направлении. Если в цепи существует вероятность подачи обратного напряжения (например, в индуктивной нагрузке или с AC-связанным сигналом), следует использовать внешний защитный диод, включенный последовательно или параллельно (в зависимости от конфигурации).